CN105375496A - 一种并联电抗器的配置方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种并联电抗器的配置方法及系统，先根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率，再根据电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率，再根据无功功率和有功功率获取变压器高压侧传输功率的功率因数，再根据无功功率和功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器，若需要，则设定并联电抗器的无功功率与电缆的充电功率之和的正常比值范围，再根据正常比值范围和电缆的充电功率之和确定并联电抗器的无功功率的取值范围，根据取值范围从标准物料库中选取需要增加的并联电抗器，实现了并联电抗器的精准配置。

Description

一种并联电抗器的配置方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体地说涉及一种并联电抗器的配置方法及系统。

背景技术

随着国民经济的发展，架空线路路径受环境的影响越来越大。电缆线路是由通信电缆及其附属设备构成的电信号传输系统，相较于传统的架空线路，具有使用寿命长、通信容量大、受外界干扰小、保密性能好、传输质量稳定以及空间占用率小等一系列优点，现已逐渐成为配电线路的主要组成。

但电缆线路对地电容大，因此电缆线路的大规模应用容易导致容性无功功率的增加，从而使电网在低谷负荷时可能出现无功倒送和功率因数过高等问题。其中无功倒送指的是当电容投入过多，或短时自家的电网对无功功率需求量少时，多余的无功功率被送回主电网的现象，也即出现了过补偿，这会导致系统损耗加大。而功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数，功率因数过高，会导致电压过高，造成用户设备能耗增加，功率因数过高接近1时容易引起谐振，导致产生过电压烧毁用户设备。

人们发现通过在母线上安装并联电抗器的方式对电网正常运行时的容性无功功率进行补偿，对防止电网在低谷负荷时出现无功倒送和功率因数过高等问题具有一定效果。但电网是一个复杂的运行系统，现有技术还无法实现对并联电抗器的精准配置。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术还无法实现对并联电抗器的精准配置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种并联电抗器的配置方法，包括：

根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率；

根据所述电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率；

根据所述无功功率和所述有功功率获取所述变压器高压侧传输功率的功率因数；

根据所述无功功率和所述功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器；

若需要，则设定并联电抗器的无功功率与电缆的充电功率之和的正常比值范围；

根据所述正常比值范围和所述电缆的充电功率之和确定所述并联电抗器的无功功率的取值范围；

根据所述取值范围从标准物料库中选取需要增加的并联电抗器。

本发明所述的并联电抗器的配置方法，所述根据所述无功功率和所述功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器的步骤包括：

设定所述变压器高压侧传输功率的功率因数的正常范围；

根据所述变压器高压侧的无功功率的数值获取变压器高压侧的无功功率的流向；

当所述无功功率的流向为由变压器到负荷，且所述功率因数处于所述正常范围内时，判断无需增加并联电抗器；当所述无功功率的流向为由负荷到变压器或者所述功率因数高于所述正常范围的上限值时，判断需要增加并联电抗器。

本发明所述的并联电抗器的配置方法，还包括：

验证所述增加的并联电抗器是否满足需求；

若满足则将所述并联电抗器增加至所述变压器低压侧；

若不满足则根据所述并联电抗器的无功功率的取值范围从标准物料库中重新选取并联电抗器。

本发明所述的并联电抗器的配置方法，所述验证所述增加的并联电抗器是否满足需求包括：

获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率及其流向；

根据所述增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率和所述有功功率对所述变压器高压侧传输功率的功率因数进行更新，获取增加并联电抗器后变压器高压侧传输功率的功率因数；

根据所述增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率的流向和所述增加并联电抗器后变压器高压侧传输功率的功率因数判断是否仍需要在变压器低压侧增加并联电抗器，若需要，则判断所述增加的并联电抗器不满足需求，若既不需要增加并联电抗器也不需要增加并联电容，则判断所述增加的并联电抗器满足需求。

本发明所述的并联电抗器的配置方法，所述根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率的步骤中，通过如下公式获取变压器高压侧的无功功率Q_b1：

Q_b1＝Q_L+Q_b-Q_c；

其中Q_L为负荷消耗的无功功率，通过如下公式获取：

其中β为变压器平均负载率，S_e为变压器额定容量，为负荷功率因数角；

Q_b为变压器消耗的无功功率，通过如下公式获取：

$Q_b=\frac{I_0\%}{100}{S}_e+K_T{\mathrm{\β}}^2\frac{U_k\%}{100}{S}_e;$

其中I₀％为变压器空载电流百分比，K_T为负载波动损耗系数，U_k％为短路电压百分比；

Q_c为电缆线路中所有电缆的充电功率之和，通过如下公式获取每个电缆的充电功率：

$Q_{cx}=2{\mathrm{\πfC}}_{dx}{\mathrm{LU}}_N^2;$

其中x为该电缆对应的编号，f为工频频率，C_dx为该电缆单位长度电缆电容，L为电缆长度，U_N为电缆额定电压。

本发明所述的并联电抗器的配置方法，所述根据所述电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率的步骤中，通过如下公式获取变压器高压侧的有功功率P_b1：

P_b1＝P_b+P_L；

其中P_b为变压器消耗的有功功率，通过如下公式获取：

P_b＝P₀+K_TP_kβ²；

其中P₀为变压器空载损耗，P_k为变压器额定电流下的短路损耗；

P_L为负荷消耗的有功功率，通过如下公式获取：

本发明所述的并联电抗器的配置方法，所述根据所述无功功率和所述有功功率获取所述变压器高压侧传输功率的功率因数的步骤中，通过如下公式获取变压器高压侧传输功率的功率因数

本发明所述的并联电抗器的配置方法，所述获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率的步骤中，根据如下公式获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率Q_b1 ^*：

Q_b1 ^*＝Q_b1+Q_B

其中Q_B为增加的并联电抗器的无功功率之和。

本发明还提供了一种并联电抗器的配置系统，包括：

无功功率获取单元，用于根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率；

有功功率获取单元，用于根据所述电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率；

功率因数获取单元，用于根据所述无功功率和所述有功功率计算出所述变压器高压侧传输功率的功率因数；

增加判断单元，用于根据所述无功功率和所述功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器；

比值范围设定单元，用于在判断需要在变压器低压侧增加并联电抗器时，设定并联电抗器的无功功率与电缆的充电功率之和的正常比值范围；

取值范围确定单元，用于根据所述正常比值范围和所述电缆的充电功率之和确定所述并联电抗器的无功功率的取值范围；

选取单元，用于根据所述取值范围从标准物料库中选取需要增加的并联电抗器。

本发明所述的并联电抗器的配置系统，所述增加判断单元包括：

正常范围设定子单元，用于设定所述变压器高压侧传输功率的功率因数的正常范围；

流向判断子单元，用于根据所述变压器高压侧的无功功率的数值获取变压器高压侧的无功功率的流向；

增加判断子单元，用于当所述无功功率的流向为由变压器到负荷，且所述功率因数处于所述正常范围内时，判断无需增加并联电抗器，当所述无功功率的流向为由负荷到变压器或者所述功率因数高于所述正常范围的上限值时，判断需要增加并联电抗器。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明提供了一种并联电抗器的配置方法及系统，先根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率，再根据电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率，再根据无功功率和有功功率获取变压器高压侧传输功率的功率因数，再根据无功功率和功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器，若需要，则设定并联电抗器的无功功率与电缆的充电功率之和的正常比值范围，再根据正常比值范围和电缆的充电功率之和确定并联电抗器的无功功率的取值范围，根据取值范围从标准物料库中选取需要增加的并联电抗器。之后再计算增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率流向及功率因数，如满足要求则结束计算，否则重新选取新的用于增加的并联电抗器，并重新计算增加该新的并联电抗器后变压器高压侧的无功功率和功率因数，重复上述验证、选取的步骤直至所增加的并联电抗器满足要求。因此本发明所述并联电抗器的配置方法及系统，能够实现并联电抗器的精准配置。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例1所述并联电抗器的配置方法的流程图；

图2是本发明实施例1所述并联电抗器的配置方法中步骤S4的具体流程图；

图3是本发明实施例1所述并联电抗器的配置方法中步骤S8的具体流程图；

图4是本发明实施例2所述并联电抗器的配置系统的结构框图。

图中附图标记表示为：1-无功功率获取单元，2-有功功率获取单元，3-功率因数获取单元，4-增加判断单元，5-比值范围设定单元，6-取值范围确定单元，7-选取单元，8-验证单元，9-投入单元，10-重新选取单元，41-正常范围设定子单元，42-流向判断子单元，43-增加判断子单元，81-无功功率更新子单元，82-功率因数更新子单元，83-重新判断子单元。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种并联电抗器的配置方法，如图1所示，包括：

S1.根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率。充分考虑了影响变压器高压侧的无功功率的因素，为后期进行并联电抗器的精准配置奠定了基础。

具体地，可以通过如下公式获取变压器高压侧的无功功率Q_b1：

Q_b1＝Q_L+Q_b-Q_c；

其中Q_L为负荷消耗的无功功率，通过如下公式获取：

其中β为变压器平均负载率，S_e为变压器额定容量，为负荷功率因数角；

Q_b为变压器消耗的无功功率，通过如下公式获取：

$Q_b=\frac{I_0\%}{100}{S}_e+K_T{\mathrm{\β}}^2\frac{U_k\%}{100}{S}_e;$

其中I₀％为变压器空载电流百分比，K_T为负载波动损耗系数，U_k％为短路电压百分比；

Q_c为电缆线路中所有电缆的充电功率之和，通过如下公式获取每个电缆的充电功率：

$Q_{cx}=2{\mathrm{\πfC}}_{dx}{\mathrm{LU}}_N^2;$

其中x为该电缆对应的编号，f为工频频率，C_dx为该电缆单位长度电缆电容，L为电缆长度，U_N为电缆额定电压。

S2.根据所述电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率。充分考虑了影响变压器高压侧的有功功率的因素，为后期进行并联电抗器的精准配置奠定了基础。

具体地，可以通过如下公式获取变压器高压侧的有功功率P_b1：

P_b1＝P_b+P_L；

其中P_b为变压器消耗的有功功率，通过如下公式获取：

P_b＝P₀+K_TP_kβ²；

其中P₀为变压器空载损耗，P_k为变压器额定电流下的短路损耗；

P_L为负荷消耗的有功功率，通过如下公式获取：

S3.根据所述无功功率和所述有功功率获取所述变压器高压侧传输功率的功率因数。

具体地，可以通过如下公式获取变压器高压侧传输功率的功率因数

S4.根据所述无功功率和所述功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器。

S5.若需要，则设定并联电抗器的无功功率与电缆的充电功率之和的正常比值范围。该正常比值范围从以往对电网运行状态的调度监测过程获取的经验数据中得到，一般情况下，该正常比值范围可以为40％-80％，并联电抗器的无功功率与电缆的充电功率之和处于该正常比值范围内时，可有效防止电网在负荷低谷时出现的功率因数过高和无功倒送问题。

S6.根据所述正常比值范围和所述电缆的充电功率之和确定所述并联电抗器的无功功率的取值范围。因为步骤S1中已经获取了电缆的充电功率之和，因此根据该正常比值范围和电缆的充电功率之和就可以很容易获取到并联电抗器的无功功率的取值范围了。

S7.根据所述取值范围从标准物料库中选取需要增加的并联电抗器。标准物料库为国网标准物料库，里面存储了维持电网在特定条件下运行可以选取的电力设备的类型，比如如果确定了并联电抗器的无功功率的取值范围，则可以根据该取值范围从标准物料库中选取出能够达到上述并联电抗器的无功功率的并联电抗器的数量和类型(无功功率)，查询非常便捷。

S8.验证所述增加的并联电抗器是否满足需求。

S9.若满足则将所述并联电抗器增加至所述变压器低压侧。

S10.若不满足则根据所述并联电抗器的无功功率的取值范围从标准物料库中重新选取并联电抗器。确保了最终投入运行的并联电抗器符合电网运行要求，能够有效防止负荷低谷时功率因数过高和无功倒送等问题。

优选地，如图2所示，所述步骤S4可以包括：

S41.设定所述变压器高压侧传输功率的功率因数的正常范围。该正常范围从以往对电网运行状态的调度监测过程获取的经验数据中得到，一般为0.92-0.98。若功率因数超出上限值，则说明出现了功率因数过高的问题，需要在母线上增加并联电抗器以降低功率因数。

S42.根据所述变压器高压侧的无功功率的数值获取变压器高压侧的无功功率的流向。无功功率的数值为正值时，无功功率的流向为由变压器流向负荷，无功功率的数值为负值时，无功功率的流向为由负荷流向变压器。因此无功功率的数值为负值时就说明出现了功率倒送问题，此时也需要在母线上增加并联电抗器缓解无功倒送问题。

S43.当所述无功功率的流向为由变压器到负荷，且所述功率因数处于所述正常范围内时，判断无需增加并联电抗器；当所述无功功率的流向为由负荷到变压器或者所述功率因数高于所述正常范围的上限值时，判断需要增加并联电抗器。通过这种方式，只要出现了功率因数过高或者功率倒送问题，就会即刻判断出来，并通过增加并联电抗器来及时消除上述问题，响应迅速，维持了电网的稳定运行。同时，若功率因数低于正常范围的下限值时，则说明出现了功率因数过低或者需要补偿无功功率的问题，需要在电路中并联电容以解决上述问题，因本申请主要要解决的是变电站中并联电抗器的配置问题，因此变电站中并联电容的配置问题在此不做过多阐述，可以选用现有技术中的任何一种配置并联电容的方法来解决功率因数过低或者需要补偿无功功率的问题。

优选地，如图3所示，所述步骤S8可以包括：

S81.获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率及其流向。可以根据如下公式获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率Q_b1 ^*：

Q_b1 ^*＝Q_b1+Q_B

其中Q_B为增加的并联电抗器的无功功率之和，Q_b1为增加并联电抗器之前变压器高压侧的无功功率，可以快速准确地获取到增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率。具体地，Q_b1 ^*的数值为正值时，无功功率的流向为由变压器流向负荷，无功功率的数值为负值时，无功功率的流向为由负荷流向变压器。

S82.根据所述增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率和所述有功功率对所述变压器高压侧传输功率的功率因数进行更新，获取增加并联电抗器后变压器高压侧传输功率的功率因数。具体地，将中Q_b1的数值替换为Q_b1 ^*的数值，就可以对变压器高压侧传输功率的功率因数进行更新，获取增加并联电抗器后变压器高压侧传输功率的新的功率因数了。

S83.根据所述增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率和所述增加并联电抗器后变压器高压侧传输功率的功率因数判断是否仍需要在变压器低压侧增加并联电抗器，若需要，则判断所述增加的并联电抗器不满足需求，若既不需要增加并联电抗器也不需要增加并联电容，则判断所述增加的并联电抗器满足需求。

具体地，判断是否仍需要在变压器低压侧增加并联电抗器的过程中，可以采用步骤S41-S43中所述的判断方法，也即若增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率的流向为由变压器到负荷，且增加并联电抗器后变压器高压侧的功率因数处于所述正常范围(0.92-0.98)内时，只有满足这个条件时，才会判断增加的并联电抗器满足需求，无需再重新选择并联电抗器了，并联电抗器配置完成；若所述功率因数高于0.98或者无功功率的流向为由负荷流向变压器，则说明发生了功率因数过高或者功率倒送的问题，仍需要在变压器高压侧增加并联电抗器以解决上述问题，说明增加的并联电抗器不满足需求，需要根据并联电抗器的无功功率的取值范围重新从物料库中选取新的并联电抗器；若功率因数低于正常范围的下限值时，则说明出现了功率因数过低或者需要补偿无功功率的问题，需要在电路中并联电容以解决上述问题，因本申请主要要解决的是变电站中并联电抗器的配置问题，因此变电站中并联电容的配置问题在此不做过多阐述，可以选用现有技术中的任何一种配置并联电容的方法来解决功率因数过低或者需要补偿无功功率的问题。本实施例所述的并联电抗器的配置方法，能够快速准确的验证出增加的并联电抗器是否满足电网运行的需求，能够及时消除电网中的功率因数过高和无功倒送等问题。

综上所述，本实施例所述并联电抗器的配置方法，能够实现并联电抗器的精准配置。

为了更好的本方案，下面结合青岛220kV李山变电站运行情况对该计算方法进行阐述。首先选定李山站电缆出线较多的#2变压器作为研究对象。以下为该站相关参数。

表1李山站#2变压器馈线电缆长度表

表2单位长度电缆电容参数表

ZR-YJV-1*630	0.253μF/km	ZR-YJV-3*120	0.146μF/km
				ZR-YJV-3*400	0.215μF/km	ZR-YJV-1*300	0.195μF/km
ZR-YJV-3*300	0.195μF/km	ZR-YJV-1*95	0.137μF/km
				ZR-YJV-1*240	0.181μF/km

表3李山站#2变压器参数表

表3中变压器的额定容量S_e、变压器空载电流百分比I₀％、短路电压百分比U_k％、变压器空载损耗P₀、额定电流下的短路损耗P_k由变压器厂家提供，变压器平均负载率β由电网运行状态调度监测的以往数据中获取。为了符合电网运行要求，我们取值为0.95，负载波动损耗系数K_T我们取值为1.05。

1.根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率。具体步骤如下：

(11)计算负荷消耗的无功功率，代入表3中相应的参数数值后可以得出：

(12)计算变压器无功损耗，代入表3中相应的参数数值后可以得出：

$Q_b=\frac{I_0\%}{100}{S}_e+K_T{\mathrm{\β}}^2\frac{U_k\%}{100}{S}_e=0.345MVar$

(13)由表2可以看到包括截面为95mm²、240mm²、300mm²、630mm²、120mm²、400mm²这几种电缆，参照表2中的数据可以计算每个电缆的充电功率：

$Q_{c1}=2{\mathrm{\πfC}}_{d1}{\mathrm{LU}}_N^2=0.13MVar;$

$Q_{c2}=2{\mathrm{\πfC}}_{d2}{\mathrm{LU}}_N^2=0.01MVar;$

$Q_{c3}=2{\mathrm{\πfC}}_{d3}{\mathrm{LU}}_N^2=0.76MVar;$

$Q_{c4}=2{\mathrm{\πfC}}_{d4}{\mathrm{LU}}_N^2=2.45MVar;$

$Q_{c5}=2{\mathrm{\πfC}}_{d5}{\mathrm{LU}}_N^2=0.13MVar;$

$Q_{c6}=2{\mathrm{\πfC}}_{d6}{\mathrm{LU}}_N^2=0.82MVar$

故所有电缆的充电功率之和为：

Q_c＝Q_c1+Q_c2+Q_c3+Q_c4+Q_c5+Q_c6＝4.35MVar

(14)代入(11)、(12)、(13)中计算出来的负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和，可以获取到变压器高压侧的无功功率为：

Q_b1＝Q_L+Q_b-Q_c＝4.7+0.345-4.35＝0.695MVar

2.根据所述电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率。具体步骤如下：

(21)计算变压器消耗的有功功率，代入表3中相应参数数值后可以得出：

P_b＝P₀+K_TP_kβ²＝105.57kW

(22)计算负荷消耗的有功功率，代入表3中相应参数数值后可以得出：

(23)代入(21)和(22)中计算出来的变压器消耗的有功功率和负荷消耗的有功功率，可以获取变压器高压侧的有功功率为：

P_b1＝P_b+P_L≈14.36MW

3.根据所述无功功率和所述有功功率可以获取所述变压器高压侧传输功率的功率因数如下：

4.根据所述无功功率和所述功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器，具体判断过程如下：

虽然Q_b1>0，但故需增加并联电抗器，进行无功调节。

5.选取需要增加的并联电抗器，具体步骤如下：

由步骤13可知电缆的充电功率之和为Q_c＝4.35MVar；

因为并联电抗器的无功功率与电缆的充电功率之和的正常比值范围为因此可以推算出并联电抗器的无功功率的取值范围为：1.74MVar<Q_B<3.48MVar；

根据并联电抗器的无功功率的取值范围从国网标准物料库中选择补充1台1MVar并联电抗器和1台2MVar并联电抗器对无功潮流进行调节,此时Q_B＝3MVar。

6.验证所述增加的并联电抗器是否满足需求，具体步骤如下：

(61)获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率，代入上述步骤中获取的增加并联电抗器之前的变压器高压侧的无功功率和增加的并联电抗器的无功功率之和对无功功率进行更新：

Q_b1 ^*＝Q_b1+Q_B＝3.695MVar

符合的运行要求。

因此，设计人员在变电站设计时需与变压器低压侧增加1台1Mvar并联电抗器和1台2MVar并联电抗器。

实施例2

本实施例提供了一种并联电抗器的配置系统，如图3所示，包括：

无功功率获取单元1，用于根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率。具体地，可以通过如下公式获取变压器高压侧的无功功率Q_b1：

Q_b1＝Q_L+Q_b-Q_c；

其中Q_L为负荷消耗的无功功率，通过如下公式获取：

其中β为变压器平均负载率，S_e为变压器额定容量，为负荷功率因数角；

Q_b为变压器消耗的无功功率，通过如下公式获取：

$Q_b=\frac{I_0\%}{100}{S}_e+K_T{\mathrm{\&beta;}}^2\frac{U_k\%}{100}{S}_e;$

其中I₀％为变压器空载电流百分比，K_T为负载波动损耗系数，U_k％为短路电压百分比；

Q_c为电缆线路中所有电缆的充电功率之和，通过如下公式获取每个电缆的充电功率：

$Q_{cx}=2{\mathrm{\&pi;fC}}_{dx}{\mathrm{LU}}_N^2;$

其中x为该电缆对应的编号，f为工频频率，C_dx为该电缆单位长度电缆电容，L为电缆长度，U_N为电缆额定电压。

有功功率获取单元2，用于根据所述电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率。具体地，可以通过如下公式获取变压器高压侧的有功功率P_b1：

P_b1＝P_b+P_L；

其中P_b为变压器消耗的有功功率，通过如下公式获取：

P_b＝P₀+K_TP_kβ²；

其中P₀为变压器空载损耗，P_k为变压器额定电流下的短路损耗；

P_L为负荷消耗的有功功率，通过如下公式获取：

功率因数获取单元3，用于根据所述无功功率和所述有功功率计算出所述变压器高压侧传输功率的功率因数。具体地，可以通过如下公式获取变压器高压侧传输功率的功率因数

增加判断单元4，用于根据所述无功功率和所述功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器。

比值范围设定单元5，用于在判断需要在变压器低压侧增加并联电抗器时，设定并联电抗器的无功功率与电缆的充电功率之和的正常比值范围。

取值范围确定单元6，用于根据所述正常比值范围和所述电缆的充电功率之和确定所述并联电抗器的无功功率的取值范围。

选取单元7，用于根据所述取值范围从标准物料库中选取需要增加的并联电抗器。

验证单元8，用于验证所述增加的并联电抗器是否满足需求；

投入单元9，用于在验证所述增加的并联电抗器满足需求后将所述并联电抗器增加至所述变压器低压侧；

重新选取单元10，用于在验证所述增加的并联电抗器不满足需求后根据所述并联电抗器的无功功率的取值范围从标准物料库中重新选取并联电抗器。

优选地，所述增加判断单元4可以包括：

正常范围设定子单元41，用于设定所述变压器高压侧传输功率的功率因数的正常范围。

流向判断子单元42，用于根据所述变压器高压侧的无功功率的数值获取变压器高压侧的无功功率的流向。

增加判断子单元43，用于当所述无功功率的流向为由变压器到负荷，且所述功率因数处于所述正常范围内时，判断无需增加并联电抗器；当所述无功功率的流向为由负荷到变压器或者所述功率因数高于所述正常范围的上限值时，判断需要增加并联电抗器。

优选地，所述验证单元8可以包括：

无功功率更新子单元81，用于获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率。可以根据如下公式获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率Q_b1 ^*：

Q_b1 ^*＝Q_b1+Q_B

其中Q_B为增加的并联电抗器的无功功率之和。

功率因数更新子单元82，用于根据所述增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率和所述有功功率对所述变压器高压侧传输功率的功率因数进行更新，获取增加并联电抗器后变压器高压侧传输功率的功率因数。

重新判断子单元83，用于根据所述增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率和所述增加并联电抗器后变压器高压侧传输功率的功率因数判断是否仍需要在变压器低压侧增加并联电抗器，若需要，则判断所述增加的并联电抗器不满足需求，若既不需要增加并联电抗器也不需要增加并联电容，则判断所述增加的并联电抗器满足需求。

综上所述，本实施例所述并联电抗器的配置系统，能够实现并联电抗器的精准配置。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种并联电抗器的配置方法，其特征在于，包括：

根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率；

根据所述电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率；

根据所述无功功率和所述有功功率获取所述变压器高压侧传输功率的功率因数；

根据所述无功功率和所述功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器；

若需要，则设定并联电抗器的无功功率与电缆的充电功率之和的正常比值范围；

根据所述正常比值范围和所述电缆的充电功率之和确定所述并联电抗器的无功功率的取值范围；

根据所述取值范围从标准物料库中选取需要增加的并联电抗器。

2.根据权利要求1所述的并联电抗器的配置方法，其特征在于，所述根据所述无功功率和所述功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器的步骤包括：

设定所述变压器高压侧传输功率的功率因数的正常范围；

根据所述变压器高压侧的无功功率的数值获取变压器高压侧的无功功率的流向；

当所述无功功率的流向为由变压器到负荷，且所述功率因数处于所述正常范围内时，判断无需增加并联电抗器；当所述无功功率的流向为由负荷到变压器或者所述功率因数高于所述正常范围的上限值时，判断需要增加并联电抗器。

3.根据权利要求1或2所述的并联电抗器的配置方法，其特征在于，还包括：

验证所述增加的并联电抗器是否满足需求；

若满足则将所述并联电抗器增加至所述变压器低压侧；

若不满足则根据所述并联电抗器的无功功率的取值范围从标准物料库中重新选取并联电抗器。

4.根据权利要求3所述的并联电抗器的配置方法，其特征在于，所述验证所述增加的并联电抗器是否满足需求包括：

获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率及其流向；

根据所述增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率和所述有功功率对所述变压器高压侧传输功率的功率因数进行更新，获取增加并联电抗器后变压器高压侧传输功率的功率因数；

根据所述增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率的流向和所述增加并联电抗器后变压器高压侧传输功率的功率因数判断是否仍需要在变压器低压侧增加并联电抗器，若需要，则判断所述增加的并联电抗器不满足需求，若既不需要增加并联电抗器也不需要增加并联电容，则判断所述增加的并联电抗器满足需求。

5.根据权利要求1-4任一所述的并联电抗器的配置方法，其特征在于，所述根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率的步骤中，通过如下公式获取变压器高压侧的无功功率Q_b1：

Q_b1＝Q_L+Q_b-Q_c；

其中Q_L为负荷消耗的无功功率，通过如下公式获取：

其中β为变压器平均负载率，S_e为变压器额定容量，为负荷功率因数角；

Q_b为变压器消耗的无功功率，通过如下公式获取：

$Q_b=\frac{I_0\%}{100}{S}_e+K_T{\mathrm{\&beta;}}^2\frac{U_k\%}{100}{S}_e;$

其中I₀％为变压器空载电流百分比，K_T为负载波动损耗系数，U_k％为短路电压百分比；

Q_c为电缆线路中所有电缆的充电功率之和，通过如下公式获取每个电缆的充电功率：

$Q_{cx}=2{\mathrm{\&pi;fC}}_{dx}{\mathrm{LU}}_N^2;$

其中x为该电缆对应的编号，f为工频频率，C_dx为该电缆单位长度电缆电容，L为电缆长度，U_N为电缆额定电压。

6.根据权利要求1-5任一所述的并联电抗器的配置方法，其特征在于，所述根据所述电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率的步骤中，通过如下公式获取变压器高压侧的有功功率P_b1：

P_b1＝P_b+P_L；

其中P_b为变压器消耗的有功功率，通过如下公式获取：

P_b＝P₀+K_TP_kβ²；

其中P₀为变压器空载损耗，P_k为变压器额定电流下的短路损耗；

P_L为负荷消耗的有功功率，通过如下公式获取：

7.根据权利要求1-6任一所述的并联电抗器的配置方法，其特征在于，所述根据所述无功功率和所述有功功率获取所述变压器高压侧传输功率的功率因数的步骤中，通过如下公式获取变压器高压侧传输功率的功率因数

8.根据权利要求4所述的并联电抗器的配置方法，其特征在于，所述获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率的步骤中，根据如下公式获取增加并联电抗器后变压器高压侧的无功功率Q_b1 ^*：

Q_b1 ^*＝Q_b1+Q_B

其中Q_B为增加的并联电抗器的无功功率之和。

9.一种并联电抗器的配置系统，其特征在于，包括：

无功功率获取单元(1)，用于根据电缆线路中负荷消耗的无功功率、变压器消耗的无功功率以及电缆的充电功率之和获取变压器高压侧的无功功率；

有功功率获取单元(2)，用于根据所述电缆线路中负荷消耗的有功功率以及变压器消耗的有功功率获取变压器高压侧的有功功率；

功率因数获取单元(3)，用于根据所述无功功率和所述有功功率计算出所述变压器高压侧传输功率的功率因数；

增加判断单元(4)，用于根据所述无功功率和所述功率因数判断是否需要在变压器低压侧增加并联电抗器；

比值范围设定单元(5)，用于在判断需要在变压器低压侧增加并联电抗器时，设定并联电抗器的无功功率与电缆的充电功率之和的正常比值范围；

取值范围确定单元(6)，用于根据所述正常比值范围和所述电缆的充电功率之和确定所述并联电抗器的无功功率的取值范围；

选取单元(7)，用于根据所述取值范围从标准物料库中选取需要增加的并联电抗器。

10.根据权利要求9所述的并联电抗器的配置系统，其特征在于，所述增加判断单元(4)包括：

正常范围设定子单元(41)，用于设定所述变压器高压侧传输功率的功率因数的正常范围；

流向判断子单元(42)，用于根据所述变压器高压侧的无功功率的数值获取变压器高压侧的无功功率的流向；

增加判断子单元(43)，用于当所述无功功率的流向为由变压器到负荷，且所述功率因数处于所述正常范围内时，判断无需增加并联电抗器，当所述无功功率的流向为由负荷到变压器或者所述功率因数高于所述正常范围的上限值时，判断需要增加并联电抗器。